Laserový skener, nazývaný také laserový galvanometr, se skládá z optické skenovací hlavy XY, elektronického zesilovače a optické reflexní čočky. Signál poskytovaný počítačovým ovladačem pohání optickou skenovací hlavu přes obvod budicího zesilovače, čímž řídí vychýlení laserového paprsku v rovině XY. Jednoduše řečeno, galvanometr je skenovací galvanometr používaný v laserovém průmyslu. Jeho odborný termín se nazývá vysokorychlostní skenovací galvanometr (Galvo skenovací systém). Takzvaný galvanometr lze také nazvat ampérmetrem. Jeho konstrukční myšlenka zcela odpovídá konstrukční metodě ampérmetru. Čočka nahrazuje jehlu a signál sondy je nahrazen počítačem řízeným stejnosměrným signálem -5V-5V nebo -10V-+10V, aby se dokončila předem určená akce. Stejně jako skenovací systém s rotujícím zrcadlem používá tento typický řídicí systém dvojici zasouvacích zrcadel. Rozdíl je v tom, že krokový motor, který pohání tuto sadu čoček, je nahrazen servomotorem. V tomto řídicím systému se používá snímač polohy. Konstrukční myšlenka a negativní zpětná vazba dále zajišťují přesnost systému a rychlost skenování a opakovaná přesnost polohování celého systému dosahují nové úrovně. Skenovací značkovací hlava galvanometru se skládá hlavně z XY skenovacího zrcadla, čočky, galvanometru a počítačem řízeného značkovacího softwaru. Vyberte odpovídající optické komponenty podle různých vlnových délek laseru. Související možnosti zahrnují také expandéry laserového paprsku, lasery atd. V laserovém demonstračním systému je tvar vlny optického skenování vektorový a rychlost skenování systému určuje stabilitu laserového vzoru. V posledních letech byly vyvinuty vysokorychlostní skenery s rychlostí skenování dosahující 45 000 bodů za sekundu, což umožňuje demonstrovat složité laserové animace.
5.1 Svařovací spoj laserovým galvanometrem
5.1.1 Definice a složení svarového spoje galvanometru:
Kolimační zaostřovací hlava využívá mechanické zařízení jako nosnou platformu. Mechanické zařízení se pohybuje tam a zpět, aby se dosáhlo svařování svarů s různými trajektoriemi. Přesnost svařování závisí na přesnosti aktuátoru, takže existují problémy, jako je nízká přesnost, pomalá rychlost odezvy a velká setrvačnost. Galvanometrický skenovací systém používá motor k nesení čočky pro vychýlení. Motor je poháněn určitým proudem a má výhody vysoké přesnosti, malé setrvačnosti a rychlé odezvy. Když je paprsek osvětlen na čočce galvanometru, vychýlení galvanometru změní laserový paprsek. Laserový paprsek tak může skenovat jakoukoli trajektorii v zorném poli skenovacího systému galvanometrem.
Hlavními součástmi skenovacího systému galvanometru jsou kolimátor s expanzí paprsku, zaostřovací čočka, dvouosý skenovací galvanometr XY, řídicí deska a softwarový systém hostitelského počítače. Skenovací galvanometr se týká především dvou skenovacích hlavic XY galvanometru, které jsou poháněny vysokorychlostními vratnými servomotory. Dvouosý servo systém pohání dvouosý skenovací galvanometr XY tak, že se vychyluje podél osy X a osy Y, a to vysíláním povelových signálů do servomotorů X a Y. Tímto způsobem, prostřednictvím kombinovaného pohybu dvouosé zrcadlové čočky XY, může řídicí systém převádět signál z desky galvanometru podle přednastavené grafické šablony softwaru hostitelského počítače podle nastavené dráhy a rychle se pohybovat po rovině obrobku a vytvářet tak skenovací trajektorii.
5.1.2 Klasifikace svarových spojů galvanometrů:
1. Přední zaostřovací skenovací čočka
Podle polohy mezi zaostřovací čočkou a laserovým galvanometrem lze režim skenování galvanometru rozdělit na skenování s předním zaostřováním (obrázek 1 níže) a skenování se zadním zaostřováním (obrázek 2 níže). Vzhledem k existenci rozdílu optické dráhy, když je laserový paprsek vychýlen do různých poloh (liší se přenosová vzdálenost paprsku), je ohnisková plocha laseru během procesu skenování v předchozím režimu zaostřování polokulová, jak je znázorněno na levém obrázku. Metoda skenování po zaostření je znázorněna na obrázku vpravo. Objektiv je F-planární čočka. F-planární zrcadlo má speciální optickou konstrukci. Zavedením optické korekce lze polokulovou ohniskovou plochu laserového paprsku nastavit na plochou. Skenování po zaostření je vhodné zejména pro aplikace, které vyžadují vysokou přesnost zpracování a malý rozsah zpracování, jako je laserové značení, laserové svařování mikrostruktur atd.
2.Skenovací čočka se zadním zaostřováním
S rostoucí skenovací plochou se zvětšuje i clona f-theta čočky. Vzhledem k technickým a materiálovým omezením jsou f-theta čočky s velkou clonou velmi drahé a toto řešení není akceptováno. Systém skenování galvanometru s přední objektivovou čočkou v kombinaci se šestiosým robotem je relativně proveditelným řešením, které může snížit závislost na galvanometrickém vybavení, má značnou míru přesnosti systému a dobrou kompatibilitu. Toto řešení přijala většina integrátorů. Přijmout, často označované jako letmé svařování. Svařování modulových přípojnic, včetně čištění pólů, má letmé aplikace, které mohou flexibilně a efektivně zvětšit šířku zpracování.
3.3D galvanometr:
Bez ohledu na to, zda se jedná o skenování s předním nebo zadním zaostřením, nelze zaostření laserového paprsku řídit pro dynamické zaostřování. V režimu skenování s předním zaostřením, když je zpracovávaný obrobek malý, má zaostřovací čočka určitý rozsah ohniskové hloubky, takže může provádět zaostřené skenování s malým formátem. Pokud je však skenovaná rovina velká, body v blízkosti periferie budou mimo ohnisko a nelze je zaostřit na povrch zpracovávaného obrobku, protože překračují rozsah hloubky laserového zaostření. Proto, když je vyžadováno, aby byl laserový paprsek dobře zaostřený v jakékoli poloze na skenovací rovině a zorné pole je velké, použití čočky s pevnou ohniskovou vzdáleností nemůže splňovat požadavky na skenování. Dynamický zaostřovací systém je sada optických systémů, jejichž ohnisková vzdálenost se může měnit podle potřeby. Vědci proto navrhují použití dynamické zaostřovací čočky pro kompenzaci rozdílu optické dráhy a použití konkávní čočky (expandéru paprsku) pro lineární pohyb podél optické osy pro řízení polohy zaostření a dosažení dynamické kompenzace rozdílu optické dráhy zpracovávaného povrchu v různých pozicích. Ve srovnání s 2D galvanometrem obsahuje 3D galvanometr především „optický systém osy Z“, takže 3D galvanometr může během svařovacího procesu volně měnit polohu zaostření a provádět prostorové svařování zakřivených povrchů, aniž by bylo nutné měnit nosič, například obráběcí stroj atd., jako je tomu u 2D galvanometru. Výška robota se používá k nastavení polohy zaostření svařování.
Čas zveřejnění: 23. května 2024
